Einen Supercluster aufbauen: Hochleistungsrechnen mit ZimaBoard

In der Welt der Homelabs und des Cluster-Computings gibt es Enthusiasten, die gerne neue Möglichkeiten erkunden und die Grenzen dessen ausloten, was sich mit kompakten Geräten erreichen lässt. Renée, eine leidenschaftliche Technikbegeisterte, startete ein Supercluster-Projekt mit ZimaBoard, das die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit dieser Einplatinenserver unter Beweis stellte.

In diesem Artikel sprechen wir mit Renée und beleuchten Renées Werdegang – von den Zielen und Herausforderungen des Projekts über seine Auswirkungen auf das Lernen bis hin zu den Zukunftsplänen für diesen beeindruckenden ZimaBoard-Cluster.
Hier sind die Super-Projekte:

Abschnitt 1: Lernen Sie uns kennen

Interviewpartnerin: Renée

1. Können Sie uns ein wenig über sich und Ihren Werdegang erzählen?

Renée: Hallo Welt, ich heiße Renée. Mich als Nerd zu bezeichnen, wäre eher eine Untertreibung. Ich liebe Science-Fiction und sehe mir gerne Dinge an, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Ich habe schon immer gerne herumgebastelt und erforscht, was funktioniert und was nicht. Ich baue Dinge auseinander und wieder zusammen, um zu sehen, ob ich sie verbessern kann.

2. Wie sind Sie zum ersten Mal mit ZimaBoard und seiner Community in Kontakt gekommen?

Renée: Ich wollte mich intensiv mit Cluster-Computing beschäftigen. Als ich sah, wie „Raid Owl“ einen hyperkonvergenten Cluster aufbaute, war ich sofort begeistert. Genau danach hatte ich gesucht – sie erfüllten meine Bedürfnisse und fast alle meine Wünsche.

3. Was hat Sie dazu inspiriert, mit Einplatinenservern zu arbeiten?

Renée: Um ganz weit zurückzugehen: Ich habe mir gerne die USS Enterprise NCC-1701-D angesehen und das technische Handbuch durchgearbeitet, besonders den Teil darüber, wie das Computersystem funktionierte. Dort gab es sogenannte Isolinear-Chips, also Einplatinencomputer in einer Cluster-Konfiguration, die in den 1980er-Jahren grob beschrieben wurde. Eine meiner ersten Erfahrungen war mit einem Raspberry Pi Zero, der einer Ausgabe des Raspi Magazine kostenlos beilag. Ich arbeite mit speziellen speicherprogrammierbaren Steuerungen für den industriellen Einsatz und war anfangs skeptisch. Doch ich war von den Fähigkeiten des Raspberry Pi Zero überrascht und erkannte, dass aus diesem kleinen Schritt etwas viel Größeres entstehen könnte.

Abschnitt 2: Das ZimaBoard-Supercluster-Projekt

Interviewpartnerin: Renée

1. Können Sie uns einen Überblick über Ihr Supercluster-Projekt geben? Was war Ihr Hauptziel?

Renée: Mein aktueller Aufbau besteht aus sechs ZimaBoards (fünf für Masterknoten, eines für den Load-Balancer) und 20 Raspberry Pis als Agentenknoten. Ich arbeite gerne mit K3S und Rancher, bin aber offen dafür, andere Software zur Steuerung auszuprobieren. Ich wollte einen rackmontierbaren Aufbau mit reichlich Speicherplatz und hoher Energieeffizienz schaffen.

Dafür habe ich ein Meanwell-Netzteil installiert und ein leeres, rackmontierbares Fach mit individuellen Anpassungen verwendet. Mit diesem Aufbau wollte ich praktische Erfahrung mit Netzwerkinfrastruktur und Cybersicherheit sammeln und zugleich einen stabilen Produktionsserver für meine 3-2-1-Backup-Struktur sicherstellen.

2. Warum haben Sie sich für dieses Projekt für ZimaBoard entschieden?

Renée: Ich habe zunächst fünf ZimaBoards 832 bestellt und dabei bestimmte Ziele verfolgt. Ich wollte Energieeffizienz, niedrige Kosten, integrierten Speicher, mindestens zwei Netzwerkanschlüsse, USB 3.0, eine einfache Reset-Funktion, Virtualisierungs-Threading, eine x86-Architektur und Erweiterungsmöglichkeiten mit SSDs oder NVMe-Laufwerken. ZimaBoards erfüllten all diese Kriterien und waren zudem kostengünstig für mein Homelab.

3. Können Sie uns durch den Aufbau des Superclusters führen? Was waren die wichtigsten Schritte und Herausforderungen?

Renée: Für den Aufbau des Superclusters musste die Infrastruktur eingerichtet werden, einschließlich eines Load-Balancers und eines NTP-Servers. Dedizierte Clusternetzwerke waren entscheidend, um eine reibungslose Kommunikation zwischen den Knoten sicherzustellen. Zu den Herausforderungen gehörten die Bewältigung von Netzwerküberlastung durch mehrere Knoten, die Konfiguration separater Switches für Steuerungs-, Kommunikations- und Speichernetzwerke sowie der Umgang mit dem Resilvering-Prozess in Ceph oder Longhorn.

Ich habe 2,5-Gbit/s-Erweiterungskarten für ein dediziertes Speichernetzwerk verwendet und bin systematisch vorgegangen, um die Virtualisierungsplattform zu installieren, die Serverknoten zu clustern und Agentenknoten bereitzustellen.

Abschnitt 3: Die Auswirkungen und Vorteile des Projekts

Interviewpartnerin: Renée

1. Welche Vorteile oder Pluspunkte haben Sie durch den Einsatz von ZimaBoards für Ihren Supercluster erlebt?

Renée: ZimaBoards bieten für ihre Größe und ihren Preis erstaunlich viel Leistung. Sie sind energieeffizient, verbrauchen wenig Strom und können verschiedene Workloads bewältigen. Der integrierte Speicher und die Erweiterungsmöglichkeiten mit SSDs oder NVMe-Laufwerken bieten ausreichend Speicherplatz für meinen Cluster. Zudem bieten ZimaBoards bessere Netzwerkfunktionen als vergleichbare Alternativen in dieser Preisklasse.

2. Wie hat sich dieses Supercluster-Projekt auf dein Lernen und die Entwicklung deiner Fähigkeiten ausgewirkt?

Renée: Das Projekt war eine äußerst lehrreiche Erfahrung. Ich habe praktische Erfahrungen mit Cluster-Speicher, Netzwerksättigung und Lastausgleich gesammelt. Durch den Aufbau und die Wartung des Superclusters konnte ich meine Kenntnisse in den Bereichen Netzwerkinfrastruktur, Cybersicherheit und Clusterverwaltung erweitern. Es hat mein Wissen und mein Verständnis für verteilte Computersysteme vertieft.

Abschnitt 4: Zukunftspläne und Ratschläge

Interviewpartnerin: Renée

1. Was sind deine Zukunftspläne für dein Supercluster-Projekt?

Renée: Meine unmittelbaren Pläne sind, das aktuelle Setup zu stabilisieren und in meine Produktionsumgebung zu integrieren. Ich möchte die Leistung des Clusters optimieren und seine Möglichkeiten erweitern, zum Beispiel indem ich das Potenzial von Containern für die Bereitstellung erkunde. Langfristig möchte ich diesen Cluster als Plattform für Forschung und Experimente in verschiedenen Bereichen nutzen, darunter künstliche Intelligenz und Datenanalyse.

2. Welchen Rat würdest du anderen geben, die daran interessiert sind, mit ZimaBoards eigene Supercluster aufzubauen?

Renée: Hab keine Angst davor, verschiedene Konfigurationen und Setups auszuprobieren. Halte deine Produktionsumgebung von deiner Testumgebung getrennt, um Störungen zu vermeiden. Lass dich auf den Lernprozess ein und sei offen für kontinuierliche Verbesserungen. ZimaBoards sind leistungsfähiger, als es auf dem Papier vielleicht den Anschein hat, also unterschätze ihr Potenzial nicht. Erkunde zuletzt die Möglichkeiten der Containerisierung, um die Vorteile einer modularen Bereitstellung zu nutzen.

Fazit:

Renées Reise beim Aufbau eines Superclusters mit ZimaBoards zeigt das Potenzial und die Vielseitigkeit dieser Einplatinenserver. Das Projekt unterstreicht, wie wichtig Experimente, kontinuierliches Lernen und das Ausloten der Möglichkeiten dieser kompakten Geräte sind.

Renées Einblicke und Ratschläge bieten der ZimaBoard-Community wertvolle Inspiration und ermutigen andere, die Möglichkeiten des Cluster-Computings mit diesen kostengünstigen und leistungsfähigen Boards zu erkunden.

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